車輛工程畢業(yè)設計0solid works50噸汽車起重機的基本臂的三維模型

沈陽理工大學學士學位論文 I 摘 要 隨著經(jīng)濟建設的迅速發(fā)展，我國的基礎建設力度正逐漸加大，道路交通，機場，港 口，水利水電，市政建設等基礎設施的建設規(guī)模也越來越大，市場 汽車 起重機的需求 也隨之 增加 。本文通過對 徐工 50噸汽車起重機主臂進行研究， 進一步進行主臂設計，通過計算對主臂的三鉸點、主臂的長度、及每節(jié)臂的長度、液壓缸尺寸進行確定，選擇零部件，確定主臂伸縮方式及主臂內(nèi)鋼絲繩的纏繞方法 ， 通過 SOLID WORKS軟件對主臂進行三維建模。 關鍵詞： 50噸汽車起重機、主臂設計、 三鉸點 、 伸縮方式、 三維建模 沈陽理工大學學士學位論文 II Abstract With the rapid development of economic construction, Chinas infrastructure is gradually increase the intensity, road traffic, airports, ports, water conservancy and hydropower, municipal construction of infrastructure such as the scale of construction is also growing, crane truck crane market demand with the increase. Based on the Xu Gong 50 tons of truck crane boom study, further boom design, by calculating the main arm of the three hinges, the main arm length, and the length of each arm, hydraulic cylinder size identify, select Parts and components, identify the main telescopic arm and the boom in the way of winding rope method, SOLID WORKS software on the main arm for three-dimensional modeling. Keywords: 50-ton truck crane， the boom design， the three hinge points ， stretching，three-dimensional modeling 沈陽理工大學學士學位論文 III 目錄 摘 要 . I ABSTRATE . II 1 緒論 . 1 1.1 起重機械的工作特點及其在國民經(jīng)濟中的作用 . 1 1.2 國內(nèi)汽車起重機的發(fā)展概況和發(fā)展趨勢 . 2 1.2.1 國內(nèi)汽車起重機的發(fā)展概況 . 2 1.2.2 國內(nèi)汽車起重機發(fā)展趨勢 . 3 1.3 國外汽車起重機發(fā)展概況及發(fā)展趨勢 . 4 1.3.1 國外汽車起重機發(fā)展概況 . 4 1.3.2 國外汽車起重機發(fā)展趨勢 . 5 1.4 SOLID WORKS軟件的介紹 . 6 1.5 本課題內(nèi)容及重要意義 . 7 2 50噸汽車式起重機的主要技術參數(shù)和工作級別 . 8 2.1 50噸汽車式起重機的主要技術參數(shù) . 8 2.2 50噸汽車起重機的工作級別 . 10 3 50噸汽車起重機主臂尺寸的確定 . 13 3.1 吊臂跟部鉸點位置的確定 . 13 3.2 吊臂各節(jié)尺寸的確定 . 14 3.3 變幅液壓缸鉸點的確定 . 15 3.4 吊臂截面的選擇及截面尺寸確定 . 17 4 主臂伸縮機構的設計計算 . 19 4.1 臂架伸縮機構的驅動形式 . 19 4.2 臂架伸縮液壓缸的計算及選擇 . 20 4.2.1 缸筒內(nèi)徑計算 . 20 4.2.2 活塞桿直徑 . 21 4.2.3 缸筒壁厚及外徑計算 . 23 5 零部件的選擇 . 24 5.1 鋼絲繩的計算和選擇 . 24 5.1.1 鋼絲繩結構形式的選用 . 24 5.1.2 起升用鋼絲繩直徑的計算 . 24 5.1.3 主臂伸縮用鋼絲繩的計算選用 . 25 5.2 滑輪及滑輪組的選擇 . 25 5.2.1 構造和材料的選用 . 25 5.2.2 起升用滑輪尺寸的確定及選用 . 26 5.2.3 滑輪組的選擇 . 27 6 主臂的三維建模及裝配 . 28 沈陽理工大學學士學位論文 IV 6.1 基本臂的建模 . 29 6.1.1 基本臂臂箍的建模 . 29 6.1.2 理繩器的建模 . 32 6.1.3 變幅缸支撐座建模 . 33 6.1.4 基本臂的總裝配 . 35 6.2 主臂建?？傃b配 . 36 結論 . 41 致謝 . 42 參考文獻 . 43 附錄 A . 44 附錄 B . 56 沈陽理工大學學士學位論文 1 1 緒論 1.1 起重機械的工作特點及其在國民經(jīng)濟中的作用 起重機械式用來對物料進行起重、運輸、裝卸和安裝作業(yè)的機械。它可以完成靠人力無法完成的物料搬運動作，以減輕人們的體力勞動，提高生產(chǎn)效率，在工廠、車站、礦山、港口、建筑工地、倉庫、水電站等多個領域的部門中得到了廣泛的應用，隨著生產(chǎn)規(guī)模日益擴大，特別式現(xiàn)代化、專業(yè)化的生產(chǎn)需求，各種專門 用途的起重機相繼產(chǎn)生，在許多重要的部門中，不僅式生產(chǎn)過程中的輔助機械，而且已成為生產(chǎn)流水作業(yè)生產(chǎn)線上不可缺少的重要機械設備它的發(fā)展對國民經(jīng)濟建設起著積極的促進作用。 起重機式一種循環(huán)的，間歇運動的，短程搬運物料的機械，一個工作循環(huán)，一般包括上料，運送，卸料及回到原位的過程，即取物裝置從取物地點，由起升機構吧物料提起，由運行回轉或變幅機構把物料移位，然后物料在指定的地點下放，接著進行相反的動作，使取物裝置回到原位，以便進行下一步的工作循環(huán)，在兩個工作循環(huán)之間一般由短暫的停歇。起重機工作時，各機構經(jīng)常是處于啟動 ，制動，正向，反向，等相互交替的運動狀態(tài)之中。 在高層建筑，冶金，化工，電站等大型項目的建設中，需要吊裝和搬運的工程量日益增多，其中不少組合件的吊裝和搬運重量達到幾百噸。因此必須選用一些大型的起重機進行諸如鍋爐及廠房設備的吊裝工作。通常采用的大型起重機有龍門起重機，門座式起重機，塔式起重機，履帶起重機，輪式起重機以及廠房內(nèi)裝置的橋式起重機等。 在公路，橋梁，水利電力等建設施工中，起重機的使用范圍更式極為廣泛，無論式裝載設備器材，吊裝廠房構件，安裝電站設備，調(diào)運澆筑混凝土，模板，開挖廢渣及其它建筑材料等均需使 用起重機械，尤其式水電工程施工，不但工程規(guī)模浩大，而且地理條件特殊，施工季節(jié)性強，工程本身又很復雜，而且吊裝搬運的設備， 建筑材料量大品種多。除了上面介紹的起重機外，在水電工程中還采用一些其它的大型設備，如纜索起重機，浮式起重機等，在電站廠房及建筑物上安裝各種類型的起重機，供檢修機組，啟閉閘門，及起吊攔污欄之用，這些起重機由大型龍門起重機，固定卷揚起重機以及弧形閘門起重機等。這些專門用途的起重機一般噸位較大，如用起吊閘門的龍門起重機，和固定卷揚起重機，起到了工程起重機的作用，起重機在未來的國家建設當中，還將起 到更大的作用。 沈陽理工大學學士學位論文 2 1.2 國內(nèi)汽車起重機的發(fā)展概況和發(fā)展趨勢 1.2.1 國內(nèi)汽車起重機的發(fā)展概況 中國的汽車式起重機誕生于上世紀的 10 年代，經(jīng)過了近 30 年的發(fā)展，期間有過 3 次主要的技術改進，分別為 70 年代引進蘇聯(lián)的技術， 80 年代引進日本的技術， 90 年代引進德國的技術。但是總體來說，中國的汽車式起重機產(chǎn)業(yè)始終走著自主創(chuàng)新的道路，有著自己清晰的發(fā)展脈絡，尤其是進幾年，中國的汽車式起重機產(chǎn)業(yè)取得了長足的發(fā)展，雖然與國外相比還有一定的差距，但是這個差距正在逐漸的縮小。而且我國目前在中小噸位的汽車式起重機的性能已經(jīng)完好，能夠滿足現(xiàn)實生產(chǎn) 的要求。在不久的將來，我國的汽車式起重機行業(yè)一定會發(fā)展成為一個發(fā)展穩(wěn)定，市場化程度高的成熟產(chǎn)業(yè)。 許多專家認為，高速發(fā)展的市場，是中國汽車式起重機產(chǎn)業(yè)各個廠商有利的技術創(chuàng)新基礎和環(huán)境。近幾年，中國汽車式起重機產(chǎn)業(yè)除了一家較小的公司與日本起重機品牌廠家合資以外，其余廠家一直在追趕國外先進水平的進程中，一直堅持自主的技術創(chuàng)新道路，基本上沒有整體引進國外技術的做法，也使的中國汽車式起重機產(chǎn)業(yè)在達到和接近國際先進水平的同時，在產(chǎn)品技術上有明顯的中國特質(zhì)。 中國汽車式起重機已經(jīng)大量使用 PLC 可編程集成控制技 術，帶有總線接口的液壓閥塊，液壓馬達，油泵等控制和執(zhí)行元件已較為成熟，液壓和電器已實現(xiàn)了緊密的結合。可通過軟件實現(xiàn)控制性能的調(diào)整，大幅度簡化控制系統(tǒng)，減少液壓元件，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，具備了實現(xiàn)故障自動診斷，遠程控制的能力。 當前我國新一代汽車起重機產(chǎn)品，起重作業(yè)的操作方式，大面積應用先導比例控制，具有良好的微調(diào)性能和精控性能，操作力小，不易疲勞。通過先導比例手柄實現(xiàn)比例輸送 多種負荷的無級調(diào)速，有效防止起重作業(yè)時的二次下滑現(xiàn)象，極大的提高了起重作業(yè)的安全性、可靠性和作業(yè)效率。 部分大型汽車式起重機還在伸縮臂 上使用了單缸插銷的伸縮技術，通過液壓銷作用，以單個液壓油缸可完成多節(jié)伸臂的運動，并達到各種工況的程度控制和自動伸縮，改變了以往能不油缸加內(nèi)部繩排的作業(yè)方式，使起重機相對更輕，拓展了起重機向更高工作高度發(fā)展的空間。 在走向國際市場的過程中，我國汽車式起重機產(chǎn)業(yè)近幾年品 質(zhì)水平的快速提高，也得到了國際擁護的高度肯定，由于產(chǎn)品使用規(guī)范， 用戶的專業(yè)素質(zhì)較高，出口產(chǎn)品的質(zhì)量反饋比在過內(nèi)有了明顯的減少，產(chǎn)品反映較好。這都為中國汽車式起重機行業(yè)的發(fā)展打下了良好的基礎。 沈陽理工大學學士學位論文 3 1.2.2 國內(nèi) 汽車起重機 發(fā)展趨勢 我國的汽車式起重機的生產(chǎn)企業(yè) 要想在本領域生存與發(fā)展，需要做的事情還很多，由于市場需求的增大，也要求生產(chǎn)企業(yè)不斷創(chuàng)新，在保證起重機性能的基礎上還要不斷開發(fā)出更大噸位的新產(chǎn)品， 滿足市場的需求。只有這樣才能從市場中獲得養(yǎng)分和活力使自己生存，在生存中發(fā)展，在發(fā)展中壯大。 主要的發(fā)展趨勢應該有以下幾點： （ 1） 擴大產(chǎn)品的品種 。 在企業(yè)內(nèi)部應建立完善的產(chǎn)品研究和開發(fā)體系，使產(chǎn)品系列化，品種 齊全， 要形成大中小完整 系 列， 增 多產(chǎn)品數(shù)量，使生產(chǎn)規(guī)模不斷的擴展。 （ 2） 增大起重力矩 。 目前我國生產(chǎn)的汽車式起重機大多是 50噸以下的中小噸位的起重機， 大噸位生產(chǎn)的很少， 而， 隨著社會的發(fā)展，對機動靈活的大型起重機械的需求越來越大，這都是汽車式起重機發(fā)展的養(yǎng)分， 所以增大其中力矩迫在眉睫。 （ 3） 增加起重機功能 。 隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，用戶對汽車式起重機的使用上的要求越來越多，希望能夠一 機多用，已經(jīng)不僅僅是在搬運重物時使用，而是滿足在不同環(huán)境和工種的使用，這些都為未來起重機的發(fā)展找清了方向。 （ 4） 全力打造自己的品牌。 目前中國的汽車起重機生產(chǎn)企業(yè)，缺少自己的專業(yè)研究人員和開發(fā)隊伍，而是去模仿別人生 產(chǎn)的成品，沒有發(fā)展方向和競爭力。未來經(jīng)濟的 全球化以及由此引發(fā)的一系列問題，使得競爭手段從傳統(tǒng)的產(chǎn)品，價格等層次轉嫁到品牌的競爭上來。所以各大汽車式生產(chǎn)企業(yè)應該 努力打造自己的品牌，從而使自己發(fā)展壯大。 （ 5） 開創(chuàng)自我空間占領市場。 我國的各大汽車式起重機生產(chǎn)企業(yè)要不斷創(chuàng)新，大膽進行運行急智的改革，面向市場，結構 優(yōu)化，人員重組，引進設備，進行刻苦的技術研發(fā)，在不斷完善自我的前提下，占領市場。 沈陽理工大學學士學位論文 4 1.3 國外 汽車起重機發(fā)展概況 及發(fā)展趨勢 1.3.1 國外 汽車起重機發(fā)展概況 目前世界上約有百余家企業(yè)生產(chǎn)汽車起重機，但著名的也就右十余家，如美國的格魯夫、德國的利勃海爾 、徳馬克、日本加藤、多田野等。生產(chǎn)的汽車起重機品種有數(shù)百種， 90年代以來，生產(chǎn)，銷售各種噸位的起重機萬余臺。 汽車起重機的市場主要集中在東亞、北美和歐洲。東亞約占銷售量的 40%，北美和歐洲各約占 20%。國外汽車起重機發(fā)展的主要特點可以歸納為：多品種生產(chǎn)，標準化程度高和一機多用。 就分布于三大市場的產(chǎn)品而言，以德國為主的歐洲市場，其產(chǎn)品主要特點為： （ 1） 全地面起重機占主導地位，約占市場份額的 80%。 （ 2） 大噸位產(chǎn)品為主 ，利勃海爾公司占銷售額的 70% 80%式 100噸以上的產(chǎn)品。 （ 3） 技術先進，及時采用世界最新的技術成果。 （ 4） 專用配套件多，這以為歐洲發(fā)展汽車起重機的得天獨厚的條件。 以日本為主的東亞市場和以美國為主的北美市場，其產(chǎn)品主要特點有： （ 1） 越野汽車起重機占主導地位，約占 70% 80%，其次為輪式起重機，全地面起重機所占比例較小。 （ 2） 多系列生產(chǎn)，中大噸位居多。 （ 3） 注重適應性和經(jīng)濟性。在保證產(chǎn)品性能和功能的前提下，大量采用通用配套件，而不強調(diào)追趕新技術，故產(chǎn)品可靠性較好。 目前，世界汽車起重機的生產(chǎn)，從技術上講，德國利勃海爾公司略占優(yōu)勢，但從企業(yè)規(guī)模上講，美國格魯公司居世界首位。而生產(chǎn)量則是日本的多田野和藤 加最多。市場總的趨勢式供大于求， 面對激烈競爭，國外各大公司除了紛紛增加投資、擴大生產(chǎn)、提高自身的競爭能力外，還通過聯(lián)合或兼并來提高在國際市場的份額。如 1984年，美國格魯夫公司收購了英國老牌企業(yè)科爾斯公司。 1987年，德國克虜伯公司收購了格的瓦爾德公司，稱為當時德國最大的起重機公司，但該公司 1995年 又被美國格魯夫公司收購。 1990年，日本多田野兼并了德國法恩公司等。 在起重機行業(yè)內(nèi)，國外的大型汽車起重 機的發(fā)展比我國 迅速，在技術和運用上已相當成熟，目前國際市場對汽車起重機的需求在不斷增加，從而使國外各大汽車 式起重機制企業(yè)在生產(chǎn)中更多的應用優(yōu)化設計， 機械自動化和自動化設備，這對起重機行業(yè)的發(fā)展造成了很大的影響。目前國外的起重機企業(yè)主要是生產(chǎn)大噸位的起重機，而且有完善的設計體系，和一批先進的研發(fā)人員，沈陽理工大學學士學位論文 5 不斷的進行創(chuàng)新和完善。國外的制造企業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)達到規(guī)模化的生產(chǎn)， 技術含 量比較高，而且液壓技術和電子技術在汽車起重機的設計中也已廣泛的 應用， 很多企業(yè)的品牌在用戶的心中已經(jīng)打上了堅實的烙印，這也使的國外起重機的繼續(xù)發(fā)展占有了更大的優(yōu)勢 。 1.3.2 國外 汽車起重機 發(fā)展趨勢 （ 1） 設計、制造的計 算機化、自動化 近年來，隨著電子計算機的廣泛應用， 許多國外起重機制造商從應用起重機輔助設計系統(tǒng)（ CAD），提高到應用計算機進行起重機的模塊設計。起重機采用模塊單元化設計，不僅是一種設計方法的改革， 而且將影響整個起重機行業(yè)的技術、生產(chǎn)和管理水平，老產(chǎn)品的更新?lián)Q代，新產(chǎn)品的研制速度都將大大加快。對起重機的改進，只需更改幾個模塊；設計新的起重機只需新的不同模塊進行組合，提高了通用化程度，可使單件小批量的產(chǎn)品，改成相對批量的模塊生產(chǎn)，能使較少的模塊形式，組合成不同規(guī)格的起重機，滿足市場的需求，增強了競爭 力。 （ 2） 起重機控制元件的革新與應用 起重機的定位精度是對起重機的重要要求，多數(shù)采用轉角碼盤，齒輪鏈，激光頭與鋼板孔帶來保證，定位精度通常為 3 ， 高于 1mm 的精度需另加定位系統(tǒng)。在起重機起升速度和制動器方面的改進，則使用低速運行的起重機吊鉤精確定位，起重機的剎車系統(tǒng)也應用微處理進行控制和監(jiān)視工作。 遙控系統(tǒng)用于汽車式起重機及其他移動式起重機械，這種系統(tǒng)包括在控制者身上的控制器，和安裝在起重機上的接收器 ，控制器具有電磁輻射發(fā)生器，接收器與作用在起重機傳動裝置的操縱機械的轉換部 分相連。遙控器的使用不僅節(jié)省人力，提高工作效率，而且使操作者的工作條件有所改善。 起重機的距離檢測防撞裝置，采用無線電信號型的 防撞裝置，防撞系統(tǒng)由三相系統(tǒng)組成，用來監(jiān)控起重機前端行使距離，一般首先發(fā)出信號警示，接著將大車車速減小到 50%，最后切斷電機電源，將大車制動。 （ 3） 新材料、新工藝的應用。 由于鋼鐵工業(yè)新技術的應用，剛才質(zhì)量得以提高，在設計起重機主梁強度時，可使用較高的許用應力，而不需要較高的安全系數(shù)，以便減少起重機材料用量，從而降低設備的重量和價格，起重機配套的零部件 的制造也得益于新材料的不斷產(chǎn)生，使得起重機向更輕，更好的方向發(fā)展。 在機加工方面，大量采用少切削的精密鑄件，尤其是鋁合金鑄件見多，加工設備大量采用高沈陽理工大學學士學位論文 6 精度，高效的加工中心，數(shù)控自動機床等，及保證了質(zhì)量，又提高了勞動生產(chǎn)率，降低了成本，同時在機械線使用機械代替人工操作如焊接機械手和配用機械手等。 國外起重機的未來發(fā)展之路是走向專業(yè)化，標 準化，和系列化，只有這樣才能最快的制造和裝配出品種多樣化的產(chǎn)品 1.4 solid works 軟件的介紹 美國 Solid Works 公司是一家專門從事開發(fā)三維機械設計軟件的高科技公司，公 司宗旨是使每位設計工程師都能在自己的微機上使用功能強大的世界最新 CAD/CAE/CAM/PDM 系統(tǒng)，公司主導產(chǎn)品是世界領先水平的 Solid Works軟件 。 90年代初，國際微機市場發(fā)生了根本性的變化，微機性能大幅提高，而價格一路下滑，微機卓越的性能足以運行三維 CAD軟件。為了開發(fā)世界空白的基于微機平臺的三維 CAD系統(tǒng)， 1993年PTC 公司的技術副總裁與 CV 公司的副總裁成立 SolidWorks 公司，并于 1995 年成功推出了SolidWorks 軟件，引起世界相關領域的一片贊嘆。在 SolidWorks 軟件的促動 下， 1998 年開始，國內(nèi)、外也陸續(xù)推出了相關軟件；原來運行在 UNIX 操作系統(tǒng)的工作站 CAD 軟件，也從 1999 年開始，將其程序移植到 Windows操作系統(tǒng)中。 由于 SolidWorks出色的技術和市場表現(xiàn)，不僅成為 CAD行業(yè)的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對象。終于在 1997年由法國達索公司以三億一千萬的高額市值將 SolidWorks全資并購。公司原來的風險投資商和股東，以原來一千三百萬美元的風險投資，獲得了高額的回報，創(chuàng)造了CAD行業(yè)的世界紀錄。并購后的 SolidWorks以原來的品牌和管理技術隊伍繼續(xù) 獨立運作，成為 CAD行業(yè)一家高素質(zhì)的專業(yè)化公司。 功能描述 （ 1） 、 Top Down(自頂向下 )的設計 （ 2） 、 Down Top (自下向上 )的設計 （ 3） 、配置管理 （ 4） 易用性及對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)格式的支持 （ 5） 零部件鏡像 （ 6） .裝配特征 （ 7） 工程圖 （ 8） eDrawing 沈陽理工大學學士學位論文 7 （ 9） 鈑金設計 （ 10） 3D草圖 （ 11） .曲面設計 （ 12） 基于 INTERNET的協(xié)同工作 （ 13） 動畫功能 Animator 1.5 本 課題內(nèi)容及重要意義 課題內(nèi)容： 學習 solid works軟件，能熟練應用軟件進行建模 ，并進行裝配 。 通過計算確定基本參數(shù)，對各節(jié)臂的尺寸進行確定，對臂的鉸點進行確定。 主臂運動方案的確定，大臂采用形式，伸縮方式以及鋼絲繩繞線方式等。 在 solid works環(huán)境下進行機械結構設計，建立 50 噸汽車起重機的基本臂的三維模型 課題重要意義： 近年來，隨著社會的發(fā)展，社會生活中對起重機的需求越來越大，所以起重機的研發(fā)越來越緊迫，由于汽車式起重機轉場靈活，從而方便快捷，所以進幾年我國的汽車式起重機發(fā)展很快。但是，與國外汽車式起重機相比，國外汽車 式起重機技術得到了飛速發(fā)展，為了降低整機成本， 提高性能，整機質(zhì)量越來越小，在起重性能相同的情況下，自重約比十年前降低了左右，由于車輛自重的減小，使車輛采用盡可能少的軸數(shù)（尤其是大噸位起重機），這樣，大大簡化了車輛的結構，成本降低，同時提高了起重機的作業(yè)能力及使用經(jīng)濟性，所以，同等噸位的銷售價較前十年有大幅下降，對中國國內(nèi)市場造成了很大沖擊 ，因此，對我國的汽車式起重機的生產(chǎn)者來說是一個嚴峻的考驗?；颈凼瞧鹬貦C的最主要的部件，它的優(yōu)劣直接關系到起重機的性能，所以加大對汽車式起重機的基本臂結構設計的研究，努力創(chuàng)新和借鑒外國經(jīng) 驗是當務之急。 沈陽理工大學學士學位論文 8 2 50 噸汽車式起重機的主要技術參數(shù)和工作級別 2.1 50噸汽車式起重機的主要技術參數(shù) 起重機的技術參數(shù)表征起重機的作業(yè)能力，汽車式起重機的主要技術參數(shù)包括 起重量、起升高度、幅度、起重力矩 等。 這些參數(shù)表名起重機工作性能和技術經(jīng)濟指標，它是設計起重機的技術依據(jù)，也是生產(chǎn)使用中選擇起重機技術性能的依據(jù)。 （ 1） 起重量 起重機起吊重物的質(zhì)量稱為起重量，通常以 Q 表示，單位為 kg 或 t。起重機的起重參數(shù)通常是以額定起重量表示的。所謂額定起重量是指起重機在各種工況下安全作業(yè)所容許的起吊重物的最大質(zhì)量的值，它是隨著 幅度的加大而減小的。帶有吊鉤的起重機的額定起重量不包括吊鉤和滑輪組的自重。 汽車式起重機的額定起重量隨著吊臂的方位（側方 、 后方 、 前方 三個基本作業(yè)方位 ） 不同而有所變化。汽車式起重機的額定起重量還分支腿全伸 、不用支腿吊臂行駛 3 種情況。起重機吊重行使時，起重臂必須前置。起重機不用支腿作業(yè)和吊重行使時的額定起重量決定于輪胎、車橋（或輪對轉向架）的承載能力。 如上所術，由于汽車式起重機的各種工況比較復雜，考慮的因素較多，額定起重量不只一個時 ，通常稱額定起重量為最大起重量 。此次設計的是 50噸汽車式起重機的主臂，所以取 起重量為Q=50t。 （ 2） 起升高度 起升高度是指從地面或軌道頂面至取物裝置最高起生位置的鉛垂距離（吊鉤取取鉤環(huán)中心），單位為米。 如果取物裝置能下落到地面或軌面以下，從地面或軌面至取物裝置最低下放位置間的鉛垂距離稱為下放深度。此時總起升高度 H 為軌面以上的起升高度 h2 和 軌面以下的下放深度 h3之和， H=h2+h3。 由于汽車式起重機的起升高度隨著臂架仰角和臂架長度變化，在各種臂長和不同臂架仰角時可得相應的起升高度曲線 。汽車式起重機起升高度的選擇按作業(yè)要求而定。在確定起升高度時，應考慮 配屬的吊具、路基和汽車高度保證起重機能將最大高度的物品裝入車內(nèi)。 汽車式起重機的最大起升高度的確定是根據(jù)起重機作業(yè)要求和起重機總體設計的合理性綜合考慮。參見起重機設計手冊 汽車式起重機技術參數(shù)表 ， 如 表 2.1所示 ， 50噸汽車式起重機的基本臂的范圍為 11.0 9.0（米） ， 最長主臂范圍為 32 24（米）， 及徐工生產(chǎn)的 50噸汽車起沈陽理工大學學士學位論文 9 重機的參考值，選擇起升高度為基本臂作業(yè) 9.854米，最長主臂作業(yè) 32米。 圖 2.1所示為汽車 起重機起升高度圖。 表 2.1 汽車式起重機和輪胎式起重機技術參數(shù)圖 2.1 汽車起重機起升高度圖 沈陽理工大學學士學位論文 10 （ 3） 幅度 旋轉臂架式起重機處于水平位置時，回轉中心線與取 物裝置中心線垂直之間的水平距離稱為幅度（ R）。幅度的最小值 Rmax 和最大值 Rmin 根據(jù)作業(yè)要求而定。在臂架變幅平面內(nèi)起重機機體的最外邊至取物中心鉛垂線之間的距離稱為有效幅度，有效幅度可為正值或副值。 汽車式起重機有效幅度通常是指使用支腿工作，臂架位于側向最小幅度時，取物裝置中心鉛垂線至該側兩支腿中心連線的水平距離，它表示汽車式起重機在最小幅度時工作的可能性。汽車式起重機的幅度 R 如圖 2.1 所示。參見表 2.1，此次汽車式起重機的幅度 R=3m。 （ 4） 起重力矩 起重力矩是臂架類起重機主要技術數(shù)據(jù)之一，它等于額定起 重量 Q 和其相對應的工作幅度 R的乘積，即 M=Q R，起重力矩一般用 t m為單位。參見表 1， Q=50t， R=3m,此次設計的汽車式起重機的起重力矩為 M=Q R=50 3=150t m。同時參見表 1可知，基本臂起重力矩為 150 t m，最長主臂的起重力矩為 85 t m。 2.2 50噸汽車起重機的工作級別 （ 1） 起重機利用等級 起重機在有效工作期間有一定總工作循環(huán)數(shù)，起重機作業(yè)的工作循環(huán)是從準備其吊物品開始到下一次其吊物品為止的過程。工作循環(huán)次數(shù)表征起重機的利用程度，是起重機分級的基本參數(shù)之一。確定適當?shù)氖褂?壽命時要考慮經(jīng)濟，技術和環(huán)境等因素，同時還 要 考慮設備老化的影響 。 工作循環(huán)次數(shù)除了可根據(jù)經(jīng)驗確定，還可根據(jù)下式進行計算： 53 6 0 0 B 3 6 0 0 1 3 ( ) 3 0 0Q = 3 . 7 4 1 0300YHT 年 （ 天 ） 8 （ 小 時 ） （ 次 ）（ 秒 ） （ 2.1） 式中 : Y 起重機的使用壽命以年計算，與起重機的類型、用途、環(huán)境、技術、經(jīng)濟因素有關。 由于本設計為 50噸， 參見 起重機設計手冊不同類型起重機使用壽命表，如 表 2.3所示 ，可知 Y=13年。 B 起重機一年中的工作天數(shù)，取 B=300天。 H 起重機每 天工作小時數(shù)，取 H=8小時。 T 起重機一個工作循環(huán)的時間，設定為 T=300秒。 根據(jù)以上 計算所得出的數(shù)據(jù)， 5Q=3.74 10 (次 ) 參見 起重機設計手冊起重機利用等級表，如 表 2.2 所示 ，可以選擇起重機的利用等級為 5U ，起重機的 使用情況為 ，經(jīng)常中等的使用。 沈陽理工大學學士學位論文 11 表 2.2 起重機利用等級 利用等級 總的工作循環(huán)次數(shù) N 起重機使用情況 利用等級 總的工作循環(huán)次數(shù) N 起重機使用情 況 0U1.6 410 5U5 510 經(jīng)常中等的使用 1U3.2 410 6U1 510 不經(jīng)常繁忙使用 2U6.3 410 不經(jīng)常使用 7U2 510 3U1.25 510 8U4 510 繁忙的使用 4U2.5 510 經(jīng)常清閑的使用 9U4 510 表 2.3 幾種不同類型的起重機的使用等級 起重機類型 使用壽命 （年） 汽車起重機（通用汽車底盤） 10 輪胎起重機和汽車起重機（專用底盤） 起 重 量 （ t） 小于 16 11 16 40 12 40 100 13 大于 100 15 塔式起重機 小于 10 10 等于和大于 10 16 橋式和門式起重機 工作級別 1A 、 2A 30 3A、4A、5A25 6A、7A20 履帶起重機 10 門座和鐵路起重機 25 (2) 起重機的載荷狀態(tài) 載荷狀態(tài)是起重機分級的另一個基本參數(shù)，它表明起重機的主要機構 起升機構受載的 輕重程度。載荷狀態(tài)與兩個因素有關：一個是實際起升載荷1Q，與額定起升載荷maxQ之比，令一個是實際起升載荷1Q的作用次數(shù) N1，與工作循環(huán)次數(shù) N之比。 此次設計根據(jù)實際情況 及汽車式起重機實際的使用情況，可根據(jù)表 2.4選擇QK=0.125，即很少吊起額定載荷，一般起吊輕載荷。 沈陽理工大學學士學位論文 12 表 2.4 起重機的載荷狀態(tài)及其名義載荷譜系數(shù)QK載荷狀態(tài) 名義載荷譜系數(shù) 說明 1Q 輕 0.125 很少起升額定載荷，一般起升輕微載荷 2Q 中 0.25 有時起升額定載荷，一般起升中等載荷 3Q 重 0.5 經(jīng)常起升額定載荷，一般起升重載荷 4Q 特重 1.0 頻繁的起升額定載荷 (3) 起重機工作級別的確定 劃分起重機的工作級別，示為了對起重機金屬結構和機構設計提供了合理的基礎，它能使起重機勝任它需要完成的工作任務，起重機的工作級別使根據(jù)起重機的利用等級和起重機的 載荷狀態(tài)而確定，根據(jù)起重機設計手冊中，起重機工作級別的劃分 ，如表 2.5 所示，可以確定，此汽車式起重機的工作級別為 A4。 表 2.5 起重機工作級別的劃分 載荷狀態(tài) 名義載荷譜系數(shù) QK 利用等級 0U1U2U3U4U5U6U7U8U9U1Q 輕 0.125 1A2A3A4A5A6A7A8A2Q 中 0.25 1A2A3A4A5A6A7A8A3Q 重 0.5 1A2A3A4A5A6A7A8A4Q 特重 1.0 2A3A4A5A6A7A8A沈陽理工大學學士學位論文 13 3 50 噸汽車起重機主臂尺寸的確定 主臂尺寸 的 的確定包含以下的的內(nèi)容：一、 吊臂根部鉸點 位置 的確定，二、 吊臂各節(jié)尺寸的確定，三、變幅液壓缸鉸點的確定 ，四、截面的選擇及截面尺寸的確定 。 由于此次設計的 50噸汽車式起重機的起升高度為 32米 ，參見表 3.1，選擇吊臂的節(jié)數(shù)為 5。 表 3.1 起重機吊臂節(jié)數(shù) 最大起升高度 H(m) 10 15 16 19 20 29 30 40 吊臂節(jié)數(shù) K 3 2 3 3 4 4 5 3.1 吊臂跟部鉸點位置的確定 吊臂根部鉸點的位置與吊臂長度，起升高度和幅度有關。設吊臂的工作長度為 lw。即： 01( ) ( ) s i n ( 9 . 8 5 4 1 . 5 ) 2 . 4 1 0 . 8c o s s i n 5 6w H b h e elm （ 3.1） 從而得出0l=10.8m。 式中： H 基本臂的起升高度， H=9.854m。 b 吊頭距滑輪組的最短距離， b=1.5m。 0e、1e 根 部鉸點和頭部滑輪軸心離吊臂基本截面軸心的距離，并帶有正負號，在中心線以下者為正，以上為負 。由于01( ) cosee 此項數(shù)值較小，所以在計算時可以不計。 h 根部鉸點離地距離，參見徐州重型的 h值，取 h=2.4m。 吊臂仰角，其值小于最大仰角 max =80 ，即 =0.7amax。即 =56。 吊臂根部離鉸點的距離 e 0 m i n 0 1c o s ( ) s i n 1 0 . 8 c o s 5 6 3 1 . 7 3 ( )e l R e e m （ 3.2） 得出吊臂根部離鉸點的距離 e=1.73m。所以取距離 e=1.73m。 吊臂根部鉸點離回轉平面的高度0h為 0 2 1h h h h =2.4-0.16-1.4=0.84m 式中：2h 為回轉支承裝置的高度，2h= 0.16m。 1h 為起重機汽車底盤的高度，1h=1.4m。 沈陽理工大學學士學位論文 14 將最大起升高度 H1帶入公式得出主吊臂最大長度maxl。 01m a x ( ) ( ) s i n ( 3 2 1 . 5 ) 2 . 4 3 7 . 5c o s s i n 5 6H b h e elm （ 3.3） 式中： H1 最長主臂作業(yè)長度， H1=32m。 a， ， b， h 同上。 3.2 吊臂各節(jié)尺寸的確定 主吊臂的最長長 度maxl是由基本